Isolamento termico: 5 fatti importanti che dovresti sapere

Argomento della discussione: Isolamento termico

Definizione dell'isolamento termico

Quando due oggetti sono in contatto termico tra loro o sotto l'influenza della radiazione, il processo di esaurimento del trasferimento di calore tra le entità è noto come isolamento termico. È esattamente l'opposto di come si può definire la conducibilità termica. In sostanza, un oggetto con una conducibilità termica molto bassa può essere considerato un materiale ben isolato. 

Isolante termico

Mentre l'isolamento termico è il processo di esaurimento del trasferimento di calore, gli isolanti termici sono materiali che impiegano il processo di isolamento. Impedisce che l'energia termica venga trasferita da un oggetto all'altro. Questo può essere visto in dettaglio da una prospettiva termodinamica, comprendendo i principi dell'energia termica e altro ancora.

calore Isolamento

È una forma di energia che dipende da un altro fattore chiamato temperatura. Il trasferimento di energia sotto forma di calore da un corpo all'altro si traduce in una differenza di temperatura. Il calore di solito scorre da un corpo più caldo a uno più freddo. Svolge un ruolo significativo nei principi della termodinamica. Se un corpo è freddo, significa che il calore viene rimosso e non aggiunto il freddo, il che crea un fatto divertente su questa forma di energia.

Il calore può essere trasferito con tre diversi mezzi.

1. Conduzione
2. Convenzione
3. Radiazione

La conduzione è il processo di trasferimento di energia tra due oggetti in cui il mezzo di scambio avviene attraverso il contatto diretto. Allo stesso tempo, la convezione è il trasferimento di energia attraverso il movimento della materia, utilizzando l'aria come mezzo. La radiazione è il processo di trasferimento che avviene senza alcun mezzo ma con l'ausilio di onde elettromagnetiche.

Le tre equazioni riguardanti le tre forme di trasferimento di calore sono le seguenti,

Conduzione: Q = [k · A · (Thot - Tcold)] / d

Convezione: Q = hc · A · (Ts - Tf)

Radiazione: P = e · σ · A · (Tr4 - Tc4) (Usando la legge di Stefan-Boltzmann)

Esempi delle modalità di trasferimento che possono essere trovate nella nostra vita quotidiana sotto conduzione possono essere semplici come molecole vibranti accelerate nella mano a contatto con una tazza di caffè calda. Ciò significa che la mano si è riscaldata dove è avvenuto il trasferimento di energia attraverso il contatto diretto. 

Un tipico esempio di convezione sarebbe refrigerazione, dove gli alimenti conservati nel frigorifero si raffredderebbero essenzialmente per convezione di aria e altri refrigeranti. 

La radiazione è la modalità di trasferimento attraverso un vuoto, come il calore del sole che raggiunge la terra.

Perché l'isolamento termico? I suoi scopi e requisiti

L'obiettivo dell'isolamento termico è quello di moderare la temperatura in qualcosa di piccolo come una casa singola a complesso come un reattore nucleare. L'isolamento termico serve a fortificare gli elementi costruttivi contro i danni causati dall'umidità o dall'impatto termico sul componente. L'usura dell'oggetto o della parte può essere ridotta durante l'inverno con l'isolamento termico, che serve allo scopo di risparmio energetico. Allo stesso tempo, durante l'estate, il surriscaldamento è notevolmente ridotto. 

Vantaggi dell'isolamento termico

L'isolamento termico crea un ambiente ottimale che mantiene l'ambiente caldo in inverno e freddo durante l'estate, consentendo una vita e un funzionamento confortevoli. A causa della richiesta di un ambiente di vita confortevole, l'isolamento termico migliora notevolmente il risparmio energetico e i costi di manutenzione. Aiuta anche a prevenire il deposito di umidità sulle pareti interne di una stanza o di un contenitore che può essere causato dall'effetto della temperatura e dell'umidità.

Isolamento termico Materiale

1. Armadi Vetroresina
2. Schiuma poliuretanica
3. Cellulosa
4. Polistirolo
5. Lana minerale

Isolamento termico in fibra di vetro: 

è il metodo più comune e frequentemente utilizzato per l'isolamento termico nelle case moderne. È derivato da silicio finemente intrecciato, frammenti di vetro riciclato e particelle di sabbia contenenti polvere di vetro. 

La fibra di vetro o la lana di vetro viene generalmente utilizzata come materiale di isolamento acustico, un materiale da interni applicato sotto tetti a falde o pavimenti in legno. Poiché la fibra di vetro perde il suo valore di isolamento a contatto con l'umidità o l'umidità, si vedono principalmente all'interno delle case e non all'esterno.

I valori di isolamento del materiale sono dati da,

• Densità = 25 kg / m³
• Capacità di accumulo termico = 800 J / kgK
• Classe di fuoco => A2, S1, d0 (estinguere per auto e capacità di fiamma bassa)
• λ = da 0.032 a 0.040 W / mL-K
• Resistenza alla diffusione: 1

Cellulosa:

Questo tipo di metodo di isolamento termico è considerato uno dei processi più ecologici dei giorni nostri. La cellulosa comprende il 70-80% di denim, carta o cartone riciclati sotto forma di schiuma sciolta fortemente trattata (15% in volume) con (NH₄) ₂SO₄, acido borico o borace. È considerata la migliore forma di isolamento termico contro le soluzioni di resistenza al fuoco che vengono essenzialmente utilizzate per moderare la perdita di calore e aumentare la trasmissione del rumore. 

Proprietà della cellulosa, 

• Conducibilità termica = 40 mW / m · K 
• Valore R = da R-2.6 a R-3.8 per 100 mm 
• Densità = 57 kg / m3

Lana minerale:

La lana di vetro o lana minerale è ampiamente utilizzata per le sue proprietà funzionali, la facilità di acquisto e la semplice manipolazione. La lana minerale è costituita da filati ottenuti da vetro o pietra (lana di roccia) fusi o riciclati. La lana di roccia è realizzata in basalto, dove i fili sono combinati in un modo unico per formare una struttura lanosa per l'isolamento. In seguito, la lana viene compressa in lastre o pannelli minerali che possono essere acquistati fuori mercato per scopi di isolamento. 

La lana minerale viene generalmente utilizzata per isolare pareti intercapedine, pareti esterne, pareti divisorie e pavimenti immagazzinati. Sono anche ampiamente applicati in applicazioni industriali come macchine, condizionatori d'aria, ecc. 

Proprietà: 

• λ = da 0.03 W / mK a 0.04 W / mK
• Densità = 30-200 kg / m³
• R = 0.035 W / mK

Polistirolo:

Questo è anche comunemente noto come polistirolo, è una schiuma termoplastica impermeabile che isola la temperatura e il suono in modo molto efficace. Sono disponibili in due tipi: EPS (espanso) e XEPS (estruso), che differiscono per costo e prestazioni. Possiedono una superficie isolante molto liscia che non si trova in nessun altro tipo, solitamente creata in blocchi tagliati, rendendola molto ideale per l'isolamento. La schiuma a volte è infiammabile e richiede un rivestimento di esabromociclododecano (HBCD), una sostanza chimica ignifuga. 

I suoi vantaggi significativi sono che possiede magnifiche proprietà di ammortizzazione, leggero in natura, bassa conduttività termica e assorbe pochissima umidità, principalmente 98% di aria e 100% riciclabile. 

Proprietà: 

• R = 4-5.5
• Densità = 0.05 g / cm3
• λ = 0.033 W / (m · K)
• Indice di rifrazione = 1.6

Schiuma poliuretanica:

È la forma più abbondante ed eccezionale di isolamento termico che utilizza non clorofluorocarburi (CFC) come agente espandente per ridurre il danno allo strato di ozono. Sono schiume a bassa densità costituite da gas a bassa conduttività nel loro guscio che può essere spruzzato sulle aree isolate. 

Sono leggeri in relatività e pesano quasi 2 lb / ft3. Sono anche resistenti al fuoco e utilizzati su superfici come blocchi di mattoni, cemento, ecc., Per fissaggio diretto. Viene utilizzato anche in caso di muratura grezza tagliando la schiuma nella forma e dimensione desiderate. La schiuma viene quindi ricoperta di adesivo costruttivo, premendola contro la superficie della muratura e sigillando i giunti tra le lastre con la schiuma espansa. 

Proprietà:

• λ = da 0.022 W / mK a 0.028 W / mK
• Densità = 30 kg / m³ a 100 kg / m³
• R = 6.3 / pollice di spessore

Tipi di isolamento termico

Coperta: imbottitura e isolamento in rotolo

Il tipo di isolamento più noto e ampiamente accessibile è l'isolamento della coperta, che viene fornito in battute o rotoli. Comprende fibra flessibile, fibra di vetro. Batts and Rolls sono anche finiti da lana minerale, plastica e fibre naturali, come cotone e lana di pecora. È più probabile che l'isolamento Blanket venga utilizzato in pareti, pavimenti e soffitti non finiti e questi isolanti potrebbero essere facilmente montati tra montanti, travetti e travi. Questo tipo di isolamento è molto utilizzato poiché è adatto per la spaziatura standard di montanti e travetti che è relativamente priva di ostruzioni diverse. Questo tipo è anche relativamente costoso rispetto agli altri.

Isolamento termico in blocchi di cemento

L'isolamento in blocchi di cemento è incorporato in diversi modi, come l'aggiunta di cordone di schiuma o aria nella miscela di calcestruzzo per ottenere i valori R desiderati. L'isolamento in blocchi di cemento è ampiamente utilizzato per muri non finiti, compresi i muri di fondazione, ed è anche utilizzato in modo prominente per la costruzione e la ristrutturazione. L'installazione richiede competenze specialistiche come l'accatastamento, l'isolamento di blocchi di cemento senza l'utilizzo di malta e l'incollaggio superficiale. I nuclei sono isolati per raggiungere i valori desiderati di R, il che ci aiuta anche a moderare le temperature.

Schiuma isolante in calcestruzzo 

Il materiale utilizzato nella realizzazione di questo è pannelli di schiuma o blocchi di schiuma. Questo tipo di isolamento è molto utilizzato per completare muri non finiti, nonché muri di fondazione per nuove costruzioni. Sono anche incorporati come parte dell'assemblaggio dell'edificio. Questa categoria di isolamento è molto utilizzata per l'edilizia. Poiché sono integrati nelle pareti della casa, aumenta la resistenza termica.

Isolamento rigido fibroso o in fibra

Fibra di vetro e lana minerale vengono utilizzate per assimilare l'isolamento in fibra. L'isolamento fibroso rigido è molto utilizzato nelle regioni che resistono alle alte temperature e spesso utilizzato per i condotti in spazi non condizionati. L'isolamento in fibra è stabilito da appaltatori HVAC, di solito produce l'isolamento e li installa sulle prese d'aria. Questi sono utilizzati principalmente per la loro capacità di resistere alle alte temperature.

Pannelli coibentati strutturali (SIP)

Questo è principalmente un nucleo isolante in schiuma o schiuma liquida e un nucleo in paglia. Sono incorporati in pareti, soffitti, pavimenti e nella costruzione iniziale dei tetti non finiti. Sono implementati da operai edili che montano insieme i SIP per formare muri e tetti. I vantaggi dell'utilizzo di questo tipo di isolamento forniscono un isolamento costante e superiore rispetto all'isolamento tradizionale. L'implementazione dei SIP richiede un tempo limitato.

Isolamento termico nel settore nucleare

L'idea generica di una centrale nucleare è che viene utilizzata per generare elettricità con fissione nucleare. 

I nuclei dei reattori nucleari hanno uno scopo particolare nel rilascio di energia enormi quantità di calore e produzione di lavoro. Il contenimento del reattore nucleare in un container è un grande spazio che incorpora il sistema di fornitura di vapore nucleare (NSSS).

 L'NSSS dispone di un reattore, valvole, tubi, pompe e altri vari componenti e apparecchiature. L'NSSS produce un carico termico positivo netto molto consistente. L'isolamento sul tubo caldo e sulle apparecchiature all'interno del reattore ha un obiettivo: controllare i carichi di raffreddamento di contenimento. Il raffreddamento di contenimento viene eseguito per rimuovere quel calore collegato direttamente a un corpo idrico (fiume, laghi, ecc.) O il raffreddamento a compressione di vapore come l'aria condizionata. Le specifiche tecniche delle centrali nucleari saranno allarmate se la fonte di calore rilascia calore più della velocità di raffreddamento standard.

Proprietà termiche dell'isolamento

Ci sono considerazioni primarie particolari da scegliere durante il processo di selezione dell'isolamento. Queste proprietà variano a seconda del materiale selezionato, dalla lana all'isolamento termico del reattore nucleare. La differenza nelle proprietà termiche dei tipi di isolamento fa la differenza in termini di efficienza, prestazioni e sostenibilità. 

Le varie proprietà da considerare sono: 

Emissività (E):

Un materiale scritto come ε è definito come il rapporto tra l'energia irradiata dal materiale e l'energia emessa da un corpo nero a una temperatura simile. In parole povere, è utile per emettere energia come radiazione termica come l'energia infrarossa.

Conduttanza termica (C):

Può essere definito dalla differenza di temperatura unitaria tra due corpi che deducono il tasso di tempo di un flusso di calore stazionario attraverso un'area unitaria del materiale dato. 

Limiti di temperatura:

i livelli di temperatura superiore e inferiore dovrebbero essere soddisfatti dai materiali scelti per l'isolamento. 

Resistenza termica (valore R): la differenza di temperatura tra due superfici induce una portata termica unitaria attraverso l'area unitaria degli oggetti (Km²/ W). 

Trasmittanza termica (U):

attraverso un assieme, la conduttanza complessiva del flusso di calore viene coniata come trasmittanza termica. 

Conduttività termica (valore k): 

Dove, L = spessore del materiale, (m)

T = temperatura, (K)

q = portata termica, (W / m²)

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